深度學習視角下信息技術與高中生物教學融合研究

李啟云

(威寧民族中學,貴州 畢節 553100)

信息技術促進教學手段改革,打破教學“時空”限制,實現教育資源共享,提升教育者與學習者的積極性。高中生物教學可與信息技術融合,構建信息化教學模式,開啟深度學習之門。但目前由于我們對相關原則與策略把握不清,高中生物信息化教學成果尚不能貼近深度學習目標。教師應加強相關教學研究,力求科學施策、與時俱進。

一、深度學習視角下信息技術與高中生物教學的融合原則

(一)主體性原則

主體性是深度學習的前提條件。深度學習是與淺層學習相對的一個概念,而在以往的高中生物教學中,學生“非主體性”是造成淺層學習的根本原因。學生不能成為學習活動的“主人翁”,則不能在學習過程中形成充分思考,深度學習就此被阻礙。教師要想使信息技術與高中生物教學的融合取得最佳效果,必須堅持主體性原則,讓學生成為“主人”,擁有“話語權”。

(二)多元性原則

多元是指信息技術應用方向的多元。信息技術對高中生物教學的輔助,可以是開拓教學空間,也可以是豐富教學內容,還可以是降低學習難度。這也就要求教師在信息技術與高中生物教學的融合中,堅持多樣性原則,避免局限在某個方面。

二、深度學習視角下信息技術與高中生物教學的融合策略

(一)信息技術開闊教學空間

在非信息化背景下,課堂一般指學校提供的線下課堂。課堂上,師生面對面互動,利用有限的45分鐘共同探討學科知識,但是隨著年級的升高,有限的課堂時間不能滿足學生日益提高的學習需求,深度學習由此受限。教師可以基于信息技術與高中生物教學的融合,全力開闊教學空間,讓學習時間更加充裕。[1]本文將“教學空間”劃分為“預習空間”“學習空間”“復習空間”,討論具體的“開闊”方法。

1.開闊預習空間,促進課堂教學

預習是教學的一部分,預習效果與課堂教學效率和成果密切相關。若預習得當,學生提前對核心知識形成認識,明確個人疑問,帶著問題進入課堂,可以使課堂以解決問題為主線,重點清晰,提高效率。教師可以通過信息技術推送預習資源,同時督促學生,調查預習結果,為課堂教學提供參考。比如,人教版高一《生物》必修1“細胞的多樣性和統一性”教學,教師可以在課前,通過信息技術推送預習資源包,其內容包括“顯微鏡操作指南(視頻)”“多樣、統一的細胞(閱讀材料)”“細胞的多樣性和統一性(問題導學案)”。之后,教師督促學生下載資源包,對照視頻、閱讀材料與教材,了解“細胞的多樣性和統一性”主要內容,回答導學案問題,并且及時通過后臺程序提交導學案。學生自主預習,把握簡單知識,明確個人疑問,能夠在課堂有針對性地提問教師,鞏固認知,解除困惑。教師后臺檢查學生導學案完成度,分析典型問題,能夠為課堂教學制定有針對性的教學計劃。信息技術開闊預習空間,能夠促進課堂教學,增加高中生物深度學習路徑。

2.開闊學習空間,配合課堂教學

開闊學習空間,目的是配合課堂教學,其方法為打造第二課堂。隨著信息技術在基礎教育方面的應用,第二課堂已經成為高中生物教學的重要途徑。[2]教師可以立足第二課堂組織直播課、錄播課,以此彌補課堂教學時間的不足,完善知識講解。比如,人教版高一《生物》必修1“細胞器之間的分工合作”教學,課堂教學基本以“細胞器之間的分工”為主,在逐一講解“分離細胞器的方法”“植物細胞的細胞器”“動物細胞的細胞器”“細胞器之間的協調配合”后,課堂時間基本過半,“細胞的生物膜系統”“同位素標記法”教學時間相對緊張。教師可以基于QQ直播、釘釘等媒介打造第二課堂,以錄播課形式開辟學習空間。比如,教師可以根據課堂教學情況,圍繞遺留知識錄制教學視頻,將教學視頻上傳在第二課堂,督促學生利用課余時間下載視頻,自主學習。教師還可以開放留言平臺,通過留言互動增強第二課堂教學效果。比如,教師可以在視頻下方留言:生物膜系統在細胞的生命活動中發揮哪些作用?學生通過回復留言回答問題,教師再回復學生對留言的評論,糾正學生錯誤觀點。再如,學生通過留言發表自己的疑問,如“社會上有應用細胞生物膜系統的真實案例嗎?”教師及時回復其留言,解決其問題,開闊其視野,增加其學習深度。

3.開闊復習空間,鞏固課堂教學

夸美紐斯曾提出:“學習不鞏固,就如同水潑在篩子上。”深度學習視角下的高中生物教學應踐行鞏固性原則,及時鞏固課堂教學,使學生對核心知識留有深刻印象。然而由于課堂時間的緊迫性,教師對學生課堂復習的指導相對受限。教師可在信息技術融合下,開拓學生復習空間。比如,人教版高一《生物》必修1“降低化學反應活化能的酶”教學,教師可在結束課堂最后一個課時的教學后,微信發布“思維導圖”任務與課后作業。

任務鏈接:根據你對“降低化學反應活化能的酶”相關內容的理解,整理教材關鍵信息,補充你的思考,繪制一幅總結性思維導圖。完成任務后,將導圖上傳至微信群文件,參與思維評比。

作業鏈接:在適宜的條件下,某實驗小組在一定量的淀粉溶液中加入少量淀粉酶,酶促反應速率隨時間的變化如圖所示(圖略),則下列說法哪些是正確的?(1)ab段內,酶與底物結合時酶的構象會發生改變;(2)bc段內,酶促反應速率下降的原因是底物濃度的降低;(3)隨著反應時間的延長,c點處酶活性比b點低;(4)若增加淀粉酶的用量并進行重復實驗,則b點會向左上方移動。

任務在總結歸納方面促進學生復習,作業在實踐應用方面促進學生復習,二者結合,可全面鞏固課堂教學效果。同時,任務鼓勵學生借助信息技術媒介評選優秀思維導圖,可以利用學生的自尊心與榮譽感,激勵學生完善思維導圖細節,提高總結歸納質量。而針對作業,教師可以借助信息技術途徑,及時為學生檢查題目和講解答案。這樣既節約了課堂講解作業的時間,也使學生能夠及時糾錯,其深度學習作用顯而易見。

(二)信息技術豐富教學內容

使學生在高中階段深度學習生物知識,教材是重要的學習材料,但不是唯一的學習材料。生物學是研究生物生命現象、本質和生活規律的科學,與自然世界、人類生活息息相關。所以在人類的實際生活中,存在豐富的生物學習資源,人類對生物學的研究也從未止步。教師可以立足于此,借助信息技術了解最前沿的生物研究成果,收集豐富的生物學習資源,豐富教學內容,拓寬學生眼界。[3]比如,人教版高一《生物》必修1“細胞的分化”教學,細胞分化是生物界普遍存在的生命現象,決定了生物體的正常發育,細胞分化若出現問題,則生命體會遭受不同程度的疾病。在此基礎上,醫學界愈發關注生物體的細胞分化,并且針對細胞分化的疾病治療取得了一定研究成果。教材“骨髓移植和中華骨髓庫”拓展資源便體現了這一內容。但是,教材對相關內容的介紹相對簡潔,不能滿足學生深度學習需求。教師可以通過信息技術手段訪問醫學網站,了解更多關于細胞分化的醫學研究成果。比如,中國醫學科學院北京協和醫學院2022年7月發布“馬峰團隊發表關于人類中性粒細胞譜系分化調控機制的創新研究成果”科研報告,宣布關于人類中性粒細胞譜系分化的研究結果。教師可以通過信息技術手段了解相關內容,并將其整理為拓展教學資源。學生由此展開拓展學習,進一步認識人們對人類生命體細胞分化的研究,了解更加專業的細胞分化知識。這不僅有助于其深度學習,而且有利于其建立遠大志向,成為生物研究的儲備人才。

(三)信息技術降低學習難度

高中生物學習具有一定難度,深度學習視角下,學生被要求在更深層次認識和分析問題。教師應當通過信息技術適當降低學習難度,提高學生積極性與成就感。

1.情境降低認知難度

認知是學生深度學習高中生物的第一步,但是基于教材內容對生物現象的抽象概括,鮮有學生能在課堂上,直接對教材內容形成有效認知。教師可以利用信息技術創設情境,為學生提供形象的生物場景,從而使其在“身臨其境”中,降低學習難度,提高認知效果。[4]比如,人教版高一《生物》必修2“減數分裂”教學,教材抽象概括減數分裂過程:在減數分裂前,每個精原細胞的染色體復制一次,而細胞在減數分裂過程中連續分裂兩次,最后形成四個精細胞。這兩次分裂分別叫作減數分裂Ⅰ(也叫減數第一次分裂)和減數分裂Ⅱ(也叫減數第二次分裂)。如果教師直接引導學生閱讀此部分內容,難免使學生百思不得其解。教師可以通過信息技術創設“減數分裂”情境,動畫展現“同源染色體配對——四分體中的非姐妹染色單體發生互換——同源染色體分離,分別移向細胞的兩極——每條染色體的著絲點分裂,姐妹染色單體分開,分別移向細胞的兩極”的“精原細胞——初級精母細胞——次級精母細胞”減數分裂過程。學生先觀察動畫情境,對減數分裂的具體過程形成直觀認識,再閱讀教材文本,能夠更快速地對減數分裂概念形成深度理解。

2.微課降低理解難度

以深度認知為基礎進行深度學習,學生應深度理解課程重點與難點。在此期間融合信息技術,教師可使微課為教學賦能。展開來說,教師可以圍繞課程重點與難點預制微課,在微課中根據學習可能出現的問題,預設講解內容。學生若在課堂表現出理解障礙,教師可及時播放微課,利用簡潔凝練的視頻替代傳統的課堂解惑方法,回應學生問題,降低其重難點理解難度。比如,人教版高一《生物》必修2“DNA是主要的遺傳物質”教學,以“肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程”與“噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程”為重難點。在學習過程中,學生普遍對驗證DNA是主要遺傳物質的實驗原理和過程存在理解障礙。教師可預制“肺炎雙球菌轉化實驗”與“噬菌體侵染細菌實驗”微課,學生提出問題后,教師直接通過多媒體播放微課視頻,一邊引導學生觀察視頻實驗過程,一邊對實驗原理進行講解。微課的生動性維持學生解惑積極性,微課的針對性促進學生生物思考與理解。微課融入高中生物教學,使學生深度理解課程重難點,向深度學習邁進一大步。

3.演示降低實驗難度

實驗是探索生物世界的重要手段,也是高中生物的核心內容。然而高中生物實驗的復雜性,使部分學生對實驗操作望而卻步。教師可以通過演示實驗降低學生實驗難度。但是,傳統演示方法不利于學生對實驗過程與操作方法的全面觀察。教師可以在信息技術背景下,通過信息化途徑演示實驗。[5]比如,人教版高二《生物》選擇性必修1“植物生長調節劑的應用”教學,要求學生通過“探索植物生長調節劑的應用”實驗活動,深度認識植物生長調節劑在生產生活中的作用。實驗過程中,學生需要進行控制變量、使用藥品等復雜操作,稍有失誤,實驗便可能前功盡棄。教師可以通過信息技術手段制作演示實驗視頻,同時為視頻添加一些特寫鏡頭,如調配藥品、控制濃度的特寫鏡頭,控制無關變量的特寫鏡頭。學生自主實驗前,教師可以通過多媒體播放演示實驗視頻,使學生先觀察、記筆記,理清實驗思路與注意事項,再進行動手操作。實驗結束后,教師還可以指導學生運用信息技術手段分析實驗數據。從演示實驗到動手操作、分析數據,學生輕松地經歷完整的實驗過程,在實驗結論中實現深度學習。

三、結語

近年來,深度學習已經成為基礎教育的必然趨勢,而在深度學習視角下,信息技術對高中生物教學的促進意義不容小覷。教師應立足于高中生物教學現狀,分析信息技術融合點,為學生深度學習開啟新的通道。文章結合人教版高中《生物》教材展開了一些討論,在強調主體性與多元性原則基礎上,提出了一些可行策略。教師可以適當借鑒文中觀點,在高中生物教學中合理應用信息技術,促成學生深度學習。